Что такое оправка и как она используется при гибке труб

01.07.2024

Для начинающих пользователей трубогибочных станков одной из самых больших загадок является оправка: что это? Что она делает? Как ее настроить для получения качественной детали?

Как возникают деформации при гибке труб

Чтобы объяснить, как работает оправка при гибке труб, возьмем в качестве примера пластиковую соломинку для питья.

Используя большой палец как гибочную матрицу, пальцы как пресс-форму и противоположную руку как зажим и рычаг для сгибания, попробуйте согнуть соломинку. Возможно, вам удастся согнуть ее на 5–10 градусов вокруг большого пальца, а затем внешняя часть внезапно сомнется. Возможно, вам удастся согнуть ее еще на градус, а затем внутренний радиус начнет складываться вместо того, чтобы сгибаться. На стальной трубчатой детали это будет выглядеть как ряд морщин.

Так почему же это происходит?

До изгиба все продольные фрагменты трубки имеет одинаковую длину. Во время изгиба они начнут смещаться, и можно выделить бесконечное количество разных сегментов, но для примера возьмем лишь три конкретные части трубки – внешнюю, внутреннюю и среднюю по отношению к радиусу изгиба.

Представьте себе три велосипедные шины разного размера — маленькую, среднюю и большую. Когда каждая шина сделала поворот на 360 градусов, каждая прошла разное расстояние. Маленькая шина пройдет меньшее расстояние, чем средняя, а средняя — меньшее расстояние, чем большая. Теперь применим эту логику к трубке в гибочной матрице:

часть трубы, примыкающая к гибочной плашке (внутренний радиус), представляет собой малую шину.
центр камеры (радиус центральной линии) — средняя шина;
наружная часть трубы, наиболее удаленная от гибочной плашки (внешний радиус), представляет собой большую шину.

После завершения изгиба внешняя часть трубки пройдет большее расстояние, чем центральная, а центральная, в свою очередь, большее, чем внутренняя. Если предположить, что центр трубки останется той же длины, это означает, что внешняя часть материала должна будет либо растянуться и закончить изгиб длиннее, чем она была изначально, либо ей придется срезать путь и сжаться к центру трубки. Вот почему в случае с соломинкой для питья внешняя часть соломинки сплющивается к центру.

Обратное верно для внутреннего радиуса. Предполагая, что центр трубки остается той же длины, внутренний радиус должен будет сжаться и закончить изгиб короче, чем он начал, или он будет складываться внутрь к центру трубки.

Зачем нужна оправка

Чтобы решить проблему сплющивания по внешнему радиусу и, в меньшей степени, образования складок по внутреннему радиусу, трубу можно поддерживать изнутри с помощью оправки.

Для круглых труб оправка представляет собой сплошной кусок материала, который немного меньше внутреннего диаметра формируемой трубы. Она зафиксирована неподвижно вблизи точки изгиба (касательной), пока труба протягивается через нее. Поскольку внешняя часть трубы пытается сжаться к центру, оправка удерживает внешний радиус в его первоначальной форме, заставляя его растягиваться, чтобы приспособиться к большему расстоянию, которое ему предстоит пройти.

Одним из главных преимуществ правильно подобранных и установленных оправок является минимальная деформация трубы во время гибки, даже при использовании высокопрочных сталей или других трудно поддающихся деформации материалов.

По мере того, как изгибаемый материал становится тоньше, а радиус центральной линии уменьшается, требуется все больше и больше поддержки для удержания этой формы. Этого можно добиться, сделав конец оправки более округлым, чтобы была большая площадь поверхности, поддерживающая внешнюю часть трубки.

Как подобрать оправку

Чтобы оправка поместилась внутри трубы, она должна быть немного меньше внутреннего диаметра. Насколько меньше, зависит от технических требований к детали и изгибаемых материалов.

Для аэрокосмической, ювелирной и прецизионной промышленности оправка должна быть спроектирована с зазором от 0,3 до 0,5 мм (примерно толщиной с лист бумаги) до внутренней части трубы. Для автомобильной промышленности и крупносерийного использования, где допустима и ожидается незначительная деформация, зазор от 1 до 1,5 мм является более распространенным. На судостроительных заводах, трубопрокатных или других толстостенных изделиях зазор от 2 до 8 мм является стандартным из-за способности толстостенного материала изгибаться, поддерживая себя во время процесса гибки.

Поскольку внутренняя часть трубы во время гибки натягивается на корпус оправки, она обычно считается расходным материалом, который необходимо время от времени заменять. Знание того, какой зазор должны иметь оправки относительно внутренней части трубы, поможет определить, когда они подлежат замене.

Установка оправки

Мы склонны думать, что оправка выполняет всю свою работу в точке изгиба, которая является касательной, перпендикулярной центральной линии трубки, пока она еще прямая. Однако, поскольку оправка всегда немного меньше внутреннего диаметра трубки, трубке придется слегка сжаться, прежде чем она войдет в контакт с оправкой.

Из-за этого оправка обычно устанавливается так, что когда она полностью выдвинута во время гибки, край радиуса находится немного впереди касательной. Насколько дальше, зависит от применения и конструкции оправки. Можно выполнить математические расчеты, чтобы точно узнать, насколько далеко вперед от касательной может зайти оправка, но обычно полагаются на серию тестовых изгибов, чтобы определить, где следует установить оправку для получения наилучших результатов качества. Если оправка слишком далеко впереди, трубка может порваться или сломаться по внешнему радиусу, или может образоваться небольшой «горб» на внешней стороне трубки в конце изгиба. Если слишком далеко сзади, внешний радиус сплющится.

Смазка

Процесс изгиба трубы на оправке подразумевает перемещение двух материалов друг против друга под очень высоким давлением. Это может привести к образованию огромного количества тепла, что ухудшает качество изгибаемого материала и увеличивает износ самой оправки.

Независимо от размера трубки, оправка должна быть немного тоньше, чем внутренний диаметр. То, какой зазор в наличии, обычно зависит от строгости стандартов процесса.

Существует несколько различных типов смазок, от жидких масел до густых гелей, специально разработанных для формования металлических трубок на оправке. Производители могут порекомендовать наиболее подходящие продукты для конкретных применений.

Оправки могут быть спроектированы так, чтобы обеспечить подачу смазки через свой корпус во время процесса гибки. Поскольку не существует конкретной формулы для определения количества используемой смазки, ее следует добавлять в процессе гибки, контролируя процесс. Слишком большое количество смазки также может вызвать проблемы с качеством сгибаемых деталей.

Рассказать друзьям:

Комментарии

Пока нет комментариев